Горение капель жидкого горючего

При исследовании горения капель жидкого горючего обычно имеют дело с частицами диаметром менее 1 мм. Экспериментально могут быть изучены одиночные капли размером до 0,1 мм исследование более мелких капель затруднительно. Диаметр жидких капель, содержащихся в облаке распыленного топлива, предназначенном для горения, колеблется от нескольких мкм до нескольких сотен мкм его среднее значение или значение, соответствующее большинству капель, обычно составляет несколько десятков мкм. Следовательно, капли диаметром порядка 1 мм заметно крупнее типичной фракции распыленного топлива. Однако такие капли удобны для постановки чистого эксперимента. [c.186]

Среди характеристик горения капель жидкого горючего основной интерес представляет время сгорания, или время жизни, капли. Воспламенение капли жидкого горючего контролируется химической реакцией и имеет характерные черты явления, подчиняющегося законам статистики. После воспламенения процесс контролируется процессами передачи тепла и диффузии, а химическая реакция отходит на второй план. [c.188]

Практически все жидкие горючие материалы в печах представляют собой гетерогенную высокодисперсную капельную систему, для которой определяющее значение имеют законы воспламенения и горения каждой отдельной капли. Горение жидких горючих относится к объемному горению. Горение твердых горючих веществ в печах осуществляется сжиганием твердых горючих материалов (угли), которые являются топливом и одновременно компонентом целевой химической реакции. В данном случае при нагревании органические вещества разлагаются, выделяются в виде паров и газов (летучие) и сгорают, а затем сгорает углерод в виде коксового остатка. [c.35]

Закон горения капель жидкого горючего, полученный выше, выражает общую связь, существующую между временем сгорания и начальным диаметром капли. Остается неясным, какие законы выполняются в процессе горения. Поэтому было решено изучить изменения размера жидких капель в процессе горения и на основании данных по изменению объема капли определить скорость горения (объем или массу горючего, сгорающего в единицу времени) [11]. [c.192]

Горение распыленного горючего широко используется в дизельных двигателях, газовых турбинах, промышленных печах и других технических устройствах, и поэтому его исследование вызывает повышенный интерес. Горение распыленного топлива очень сложный процесс, включающий несколько стадий. Суть его состоит в горении смеси, содержащей капли жидкого горючего, пары горючего и воздух. Механизм горения такой смеси в достаточной степени еще не выяснен. [c.235]

Нельзя отрицать, что результаты, полученные при исследовании горения одиночных жидких капель, в какой-то мере полезны для объяснения горения распыленного горючего, однако направлением дальнейших исследований должно стать изучение горения смесей, включающих капли жидкого горючего, пары [c.235]

В основном смесеобразование осуществляют с помощью горелок, форсунок и регистров для подачи вторичного воздуха (первичным считается воздух, подаваемый в форсунку для распыления горючего). Смесеобразование в большинстве случаев завершается в рабочей камере печи или в камере горения после выхода горючего и воздуха из форсунки (горелки) и регистра или газовой смеси из горелки. Через форсунку и регистр в камеру горения выбрасывается смесь горючего и окислителя, которая загорается на некотором расстоянии от устья, в том месте, где создаются соответствующие условия для воспламенения — необходимое соотношение смеси горючего и окислителя для протекания химической реакции. Одним из основных элементов при распыливании жидких горючих материалов служит распылитель форсунки, назначением которого является разгон и размельчение жидкости путем создания разрывающейся на нити пленки жидкости нити затем распадаются на капли, движущиеся в заданном направлении. На разрыв жидкости, выбрасываемой из устья распылителя, влияют 1) начальное возмущение потока жидкости внутри распылителя, вызывающее турбулизацию жидкости 2) свойство печной среды, в которую выбрасывается поток 3) физические свойства собственно жидкости. [c.29]

При горении жидкого топлива отдельные частицы его, окруженные свободной воздушной средой, прохоДят в огневом процессе стадию испарения, а затем горения. Под воздействием внешнего тепла или создаваемой вокруг них собственной огневой оболочки они испаряются, молекулы паров, перегреваясь, расщепляются и вступают в стадию истинного смесеобразования с молекулами газообразного окислителя, входя с ними в реакцию горения. Вследствие резкого увеличения объема горючего материала, вокруг частицы образуется сфера газифицированного топлива, вытесняющая воздух и не дающая ему доступа к поверхности испаряющейся жидкой капли. Тщательные фотофиксации показывают, что стехио-метрическая зона горения имеет радиус, превышающий радиус самой капли в 10—15 раз. Таким образом, горение возникает уже в объеме, в зоне образования истинной горючей смеси (даже в среде чистого воздуха), и весь внутренний объем такой огневой оболочки занят чисто газификационным процессом. Толщина самой огневой оболочки весьма мала и приближается к геометрической поверхности при горении однородных, отдельных углеводородов и может значительно увеличиться при горении смешанных (нефракционированных) углеводородов. [c.16]

Определялись поправочные множители, учитывающие влияние естественной конвекции на скорость горения [ ]. Исследовалось влияние испарения и горения на сопротивление сферы (например, в работах [ ] и [ ]). Разные авторы исследовали влияние полимеризации, крекинга и фракционной перегонки в каплях многокомпонентного жидкого горючего, учитывали радиационный перенос тепла от пламени к кайле, теплопроводность (неоднородность температуры), движение жидкости внутри капли, интенсивную мелкомасштабную турбулентность в газе, близость других горящих капель, находящихся в окисляющей атмосфере, рассматривали явления воспламенения и погасания. Тем пе менее простых надежных и полезных поправок к формуле (58), учитывающих какой-либо из этих эффектов, не было получено. [c.89]

В этой главе рассматривается устойчивое горение двух жидких компонентов топлива — окислителя и горючего — в камере сгорания ракетного двигателя, завершающееся образованием горячих газообразных продуктов истечения. После феноменологического описания процесса уделено внимание горению одиночной капли, на котором базируется теория горения распыленного топлива в камере сгорания, и, наконец, дается анализ всего процесса с представлением соответствующих вычислительных моделей. [c.142]

Самовоспламенение струи распыленного горючего, получаемой посредством распыла жидкого горючего в струйных форсунках, имеет широкое практическое применение при горении жидких топлив. Этот процесс является примером самовоспламенения крайне гетерогенной системы, включаюшей жидкую и газовую фазы. (Самовоспламенение одиночной капли горючего является особым случаем этой системы.) Чаще всего нефтяные углеводородные топлива впрыскивают в атмосферу высокотемпературного воздуха. В этом случае, как уже отмечалось выше, задержка восиламенения состоит из двух стадий физической и химической задержек. На рис. 5.8 и 5.9 приведены примеры зависимостей Np от которые были получены соответственно в электропечи при нормальном давлении [4] и на опытном стенде по испытанию горючих СГЯ (т. е. в [c.83]

Согласно формуле (8.46), время сгорания капель жидкого горючего прямо пропорционально квадрату начального диаметра капли. Для обычных углеводородов при начальном диаметре капли 1 мм время сгорания составляет примерно 1 с. Если принять, что закон горения в форме (8.46) справедлив также и в [c.191]

Исходя из механизма горения жидкой капли, можно ожидать, что скорость горения капли (объем или масса горючего, испаряющаяся за единицу вре- [c.198]

В первых работах, как правило, изучали технологические методы сжигания реальных распыленных топлив либо искали ключи к объяснению процесса на основе анализа простых модельных явлений. Среди последних особенно многочисленны исследования по горению одиночных капель жидкого горючего. Механизм горения одиночной капли был достаточно подробно рассмотрен в гл. 8. Следующим этапом, очевидно, является исследование горения совокупности жидких капель, однако таких работ пока крайне мало. Были предприняты попытки распространить представления о горении одиночной жидкой капли на упорядоченные совокупности жидких капель, однако такой подход к объяснению горения распыленного топлива оказался не очень продуктивным. [c.235]

Если кайля жидкого топлива движется с некоторо скоростью но отношению к потоку воздуха, то схема горения капли резко меняется. Набегающий поток воздуха непрерывно увлекает образующиеся иа ш)-верхности каили парь горючей жидкости и в кормовой части капли происходит их перемешивание и разложение, вследствие этого получается гомогенная горючая смесь. Еслп поджечь эту смесь, то оиа будет гореть за каплей, образуя огненный хвост. Таким образод , и полете кайля горючей жидкости не горит, а только испаряется горят только ее иа[и, (газ), смешанные с кнслородом во здуха. [c.144]

Капля жидкого топлива окружена атмосферой, насыщенной парами этого горючего. Вблизи от капли по сферической поверхности с диаметром г устанавливается зона горения. Химическое реагирование смеси паров жидкого топлива с окислителем происходит весьма быстро, поэтому зона горения весьма тонка. Скорость горения определяется наиболее медленной стадией — скоростью испарения горючего. [c.179]

Даже этот простейший случай весьма сложен из-за многообразия физико-химических процессов, происходящих при сжигании топлива. Горению серы, которое происходит только в газовой фазе, предшествует испарение серы, смешение ее паров с воздухом и прогрев смеси до температур, обеспечивающих необходимую скорость реакций. Поскольку интенсивное испарение с поверхности капли начинается лишь при определенной температуре, каждая капля жидкой серы должна быть нагрета до этой температуры. Очевидно, чем выше эта температура, тем больше времени (при прочих равных условиях) потребуется для прогрева капли. Когда над поверхностью капли образуется горючая смесь паров серы и воздуха предельной концентрации и температуры, происходит воспламенение. [c.70]

Д.-одна из осн. форм взрывного превращения. Она может распространяться в газах, твердых и жидких в-вах, в смесях твердых и жидких в-в друг с другом и с газами, в последнем случае газ и конденсир. в-во м. б. предварительно смещаны друг с другом (пены, аэрозоли, туманы). Возможна и т. наз. гетерог. Д., прн к-рой слой жидкости или порошка, способных реагировать с газом, находится иа стенках заполненной этим газом трубы. Ударная волна срывает капли жидкости шш частицы порошка со стенок, смешивает их с газом, образовавшаяся взвесь сгорает за фронтом волны в турбулентном режиме, а выделяющаяся при этом энергия поддерживает распространение процесса. Так, в шахтах ударная волна, возникшая при вспышке газа (метана), сметает кам.-уг. пыль со стен и кровли выработки и образует на своем пути воздушно-пылеугольную смесь, по к-рой может пойти фронт горения, поддерживающий ударную волну,-возникает Д. Смеси горючего с окислителем могут детонировать только при таких концентрациях компонентов, к-рые обеспечивают вьщеление достаточно большого кол-ва энергии. Наим, содержание горючего, при к-ром возможна Д., наз. ниж. пределом ее распространения, наибольшее-верхним. Пределы распространения Д. обычно уже, чем в случае горения. [c.27]

К диффузионным пламенам относятся также случаи горения жидких капель, в частности, горение в двигателе Дизеля. Согласно общепринятому представлению о горении жидких капель, каждая капля в цилиндре двигателя окружена слоем газообразного горючего, испаряющегося из капли в результате подвода тепла из зоны горения. Из этого слоя, представляющего собой зону предварительного подогрева, горючее диффундирует в зону горения навстречу диффундирующему из внешнего пространства кислороду. Таким образом, условия горения в рассматриваемом случае близки к тем, какие имеются в диффузионном пламени. Добавим, что близкие к этим условия осуществляются также при горении жидких и твердых взрывчатых веществ. Здесь, как было [c.472]

Выше были рассмотрены закономерности, обнаруженные в результате экспериментального исследования процесса горения капли жидкого горючего. Однако одновременно с экспериментальным исследованием проводилось также и теоретическое исследование горения жидких капель. Имеются некоторые расхождения в математических методах анализа, используемых разными авторами, но для стационарного сферического горения, по-существу, используется ед нШ Тюдхо7г1 9, 34 -.- йижс цзла гается ре- [c.203]

Горение частиц металлов чаще всего изучается в условиях, когда частица свободно движется в потоке воздуха (или кислорода), а также в продуктах горения газовой (илпконденсированной) системы (см. рис. 13, 14, 15). В последнем случае горение металла происходит за счет восстановления Н2О (до водорода) или СО2 (до СО) и т. д. По сравнению с опытными данными по жидким горючим, данных по горению частиц металлов в литературе немного, они являются менее полными, а расхождение между работами различных авторов значительно. Поэтому сопоставление опытных данных с выводами диффузионной теории можно провести в очень ограниченных пределах. Мы впделп, что при горении капель жидких горючих зависимость скорости и времени горения от диаметра капли хорошо согласовалась с теоретической (в частности, время горения т 1). Для частиц металлов зависимость т (ф изучена в узких интервалах й и на основании небольшого числа точек. При этом для алюминия получено в работе [59] т (1] , а в работе [60] т — 1 (по двум точкам й о 60 и 0 95лiк). Для магния в работе [61] приводится т— о , а для титана т [c.56]

Кумагаи [23] систематизировал экспериментальные данные по горению капель жидкого горючего в условиях естественной конвекции и провел следующий теоретический анализ. В основу анализа положен экспериментальный факт, что количество горючего, исиаряющегося с поверхности капли в единицу времени, прямо пропорционально диаметру капли. [c.208]

При горении распыленного горючего часть впрыснутого горючего испаряется. В результате перемешивания паров горючего с окружающим воздухом создается смесь, в которой взвешено множество капель жидкого горючего. Подобную ситуацию, когда жидкие капли одинакового диаметра взвешены в смеси пара этой жидкости с воздухом, можно реализовать, используя камеру Вильсона. С помощью установки, в которой облако жидкого горючего создавалось по принципу расширения, Кумаган с сотр. впервые осуществил в экспериментальных условиях горение газовой смеси, содержащей мелкие капли жидкого горючего. Первоначально размер жидких капель составлял примерно 7 мкм, однако такие капли заметно мельче капель, содержащихся в реальных распыленных топливах. Впоследствии размер капель удалось повысить до 20 мкм за счет увеличения времени расширения, а при очень медленном расширении — даже до 30 мкм. В этой главе будут рассмотрены процессы распространения пламени и структура фронта иламени в смеси, содержащей капли жидкого горючего размером до 20 мкм. [c.236]

Значение величины Т в квазистационарном приближении зависит от характеристик процесса газификации на поверхности. Вполне вероятно, что процесс на поверхности является процессом, протекающим с конечной скоростью тогда для определения Г г необходимо проведение анализа, аналогичного анализу, выполненному в 5 Дополнения Б, который показывает, что величина Г в атом случае явно зависит от т. Однако, за исключением некоторых систем с поверхностными химическими реакциями, скорости, с которыми молекулы горючего приходят на поверхность жидкости и покидают ее, обычно достаточно велики для поддержания на поверхности равновесных условий при тех низких значениях т, которые обычно наблюдаются при горении капель. Поэтому температура ТI определяется из термодинамического условия равновесия фаз, заключающегося в том, что парциальное давление горючего на поверхности капли должно быть равно равновесному давлению паров горЪчего ). Применение этих условий равновесия дает возможность установить связь между распределениями концентраций горючего и окислителя (например, из решения уравнения для функции Рр = ар — ао). Однако если теплота реакции не слишком мала или горючее не слишком нелетучее, то тепловой поток к поверхности капли может оказаться достаточно большим, чтобы обеспечить равновесную температуру на поверхности капли, лишь незначительно отличающуюся от температуры кипения жидкого горючего (см., например, работу ]). Поэтому условие = = Ть (Ть — точка кипения горючего) дает хорошее приближение. Более полный анализ условий на поверхности выполнен в пунктах б и в 2 главы 9. [c.85]

Формула (9.5) показывает, что критический диаметр капель обратно пропорционален скорости горения. Это позволяет объяснить усиление влияния жидких капель в случае быстро горящих смесей и ослабление влияния жидких капель в случае медленно горящих смесей, а также объяснить сдвиг соотношения компонентов (Хо), при котором достигается максимальная скорость горения, в сторону богатых смесей по мере у елнч н я диаметра капель (т. е. Хж). Однако особенности горения, которые представлены на рис. 9.9, нельзя объяснить только изменением концентрации паров, вызванным испарением капли в период, предшествующий горению. Для жидких капель большого диаметра необходимо учитывать также испарение за фронтом иламени. Имеются факты, указывающие на снижение максимальной скорости горения при увеличении Хж, что связано с увеличением диаметра капель. Этот и другие факты, вероятно, обусловлены главным образом неоднородностью концентрации паров горючего, т. е. неоднородностью смешения, которая приводит к снижению температуры пламени при возрастании Хж. [c.247]

Запас топлива, несомый наиболее крупными каплями, запаздывает с завершением процесса смесеобразования, а следовательно, и с завершением диффузионного процесса сгорания. Неизбежно свойственный форсункам пестрый фракционный состав выбрасываемой ими жидкой пыли создает неровный, колеблющийся фронт воспламенения и сгорания, который только в среднем создает впечатление устойчивого пространственного распределения последовательных зон очага горения. Однако при соблюдении известных условий устойчивость самого очага горения оказывается довольно значительной, так как при диффузионном методе сл<игания (горение при одновременном смесеобразовании) на каких-нибудь участках факела всегда найдется такая пропорция между топливом и кислородом воздуха, которая обеспечивает воспламенение при температурном уровне этого участка, после чего они сами являются воспламенителями соседних, запаздывающих участков образующейся горючей смеси. [c.133]

Обстановка, создаваемая в костровом очаге горения, во многом напоминает горение жидкого топлива на плошке пли водяном поддоне (фиг. 52 и 54). Принципиальное сходство заключается в том, что во всех этих случаях доступ воздуха к центру протекающего процесса крайне затруднен. На сухой плошке выделяющиеся пары топлива и газы разложения совершенно оттесняют окружающий атмосферный воздух к краевым зонам процесса, где и происходит образование газообразной горючей смеси и ее горение. В случае горения жидкого топлива на водяном поддоне надслойная зона взлетающих и падающих капель, казалось бы, более доступна для проникновения в нее окружающей воздушной атмосферы, так как расстояние между отдельными каплями относительно велико. Однако при горении, когда такая капельная надслойная зона создается, все пространство между каплями практически заполняется парами и газом разложения т01плива, которые подобно предыдущему случаю, в основном оттесняют воздушную атмосферу к внешним участкам процесса, где и возникает зона смешения топливного газа с окружающим воздухом с одновременным пла1менным горением смеси. [c.157]

Ламбирис и др. [104] предложили физическую картину горения в двухкомпонентном ракетном двигателе они выделили две зоны одну — у смесительной головки и другую — ниже ее по потоку. На рис. 76 показано, как сталкивающиеся струи окислителя и горючего образуют веерообразные факелы распыла, которые при последующем столкновении разбиваются на струйки и, наконец, на отдельные капли. Веерообразные факелы распыла разных компонентов при столкновении образуют зоны, в которых каждый компонент присутствует в виде жидкостных сгустков крупных и мелких капель. Впрыскиваемые струи, сгустки и капли окружены горячими газами, частично диссоциированными и способными реагировать с парами обоих компонентов, передавать тепло жидким окислителю и горючему, вызывая их нагрев и испарение, и оказывать аэродинамическое воздействие на жидкие частицы, усиливая их дробление и испарение, увеличивая осевую скорость. Активизация взаимодействия между жидкостью и горячими газами приводит к дополнительному газовыделению. Часть этих газов циркулирует вблизи смесительной головки, поддерживая определенные температуру и состав в этой зоне, а остальной газ ускоряется и истекает через сопло со сверхзвуковой скоростью. [c.142]

Чрезвычайно интересными представляются данные Уиттекера [198], исследовавшего вопрос о роли летучести компонентов на примере смесей азотной кислоты с твердыми горючими. Для прй-хождения стационарного нормального горения, согласноУиттекеру,. необходимо, чтобы скорость испарения всех компонентов равнялась скорости горения. Было установлено, что смесь азотной кислоты с а-динитробензолом неспособна к нормальному горению, но при высоких давлениях сгорает в турбулентном режиме. Для сравнения испытанию подвергли смесь азотной кислоты и себационитрила, имеющего упругость паров при 45° С,, равную 1 мк, что совпадает с упругостью паров динитробензола. Эта смесь также оказалась неспособной гореть нормально, но после 154 атм загорается и горит в турбулентном режиме. Таким образом, смеси с очень низким давлением паров имеют только область турбулентного режима горения, когда частицы и капли смеси попадают в высокотемпературное пламя и там испаряются, поддерживая в пламени исходное соотношение компонентов. В режиме нормального горения достигаемая на поверхности заряда температура слишком мала для обеспечения транспорта малолетучего компонента в г-фазу. Хотя эксперименты Уиттекера были проведены на смесях с твердым горючим, их суть остается справедливой и для жидких компонентов. Так, смеси ТНМ с горючим, переобогащенные окислителем, нри низких давлениях не горят. Но если вести горение при повышенных давлениях, то они сгорают в турбулентном режиме до конца. [c.283]

Итак, мы рассмотрели влияние, которое оказывают жидкие капли горючего на время сгорания смеси, максимальное давление, скорость распростране-ппя пламенп и скорость горения. Все эти закономерности, в сущности, похожи друг на друга. Поэтому попытаемся дать объяснение явления на примере ско >ости--горения, [c.245]

При обычно применяющихся круглых механических форсунках жидкое топливо распределяется в потоке в виде полого конуса. Поток воздуха, пройдя регистр вытекает из горелки также в виде расходящегося конуса. Такая то пливо-во1здушная струя снаружи и в особенности из полой центральной области интенсивно увлекает горячие топочные газы. Воздушная струя и распыленное жидкое топливо прогреваются, жидкие капли испаряются и, смешиваясь с воздухом, образуют горючую смесь. Наиболее быстро испаряются мелкие капли. Пары легких фракций, воспламеняясь, образуют первичный фронт пламени. После этого дальнейшее развитие процесса испарения и распространения пламени интеисифицируется. Как было изложено в 10-3, при хорошем смесеобразовании и устойчивом зажигании горение мазута может протекать почти полностью в парообразной фазе без сажеобразования. Факел получается коротким, слабосветящимся. Если же имеет место локальный недостаток кислорода, горение протекает неполно, со значительным образованием сажи и окиси углерода. Сажа, находящаяся в мелкодисперсном состоянии, раскаляясь, дает сильное излучение, факел получается ярко-желтого, соломенного цвета, светящимся. Затяжка процесса гетерогенного горения сажи при недостатке воздуха и образование СО в процессе восстановления СОа приводят к значительному химическому недожогу. [c.212]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология